CN116734822A - 一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法，解决因以往旧式惯性测量装置精度不高、无多种航向角信息输出功能等问题，提高船舶导航设备导航精度。本发明主要解决了惯性测量装置上的艏艉线与船艏艉线对准、以及惯性测量装置姿态精度检查两个难点，通过本发明的安装方法可以确保光学陀螺罗经的顺利安装，使安装过程标准化、流程化，提高安装效率。同时，本发明还提供了摇摆精度的检查方法及航向精度的检查方法，通过安装前的摇摆精度检测、系泊状态下的航向精度检测、航行状态下的航向精度检测，确保光学陀螺罗经的安装到达技术要求。本发明的安装及检查方法填补了市场上船舶光学陀螺罗经安装技术的空白，具有广阔的应用前景。

Description

一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法
技术领域
本发明涉及船舶建造技术领域，特别是涉及一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及姿态检查方法。
背景技术
新型陀螺惯导技术及系统控制、误差补偿等在数字方面技术研究正蓬勃发展，应用范围也从最初的航空领域扩展到船舶及地面车辆等多个领域。随着大型船舶的出现及导航定位的要求，在工程需要的推动下，为了能连续、准确地提供船舶的航向和目标的方位，各种大型船舶上需安装新型陀螺罗经。陀螺罗经是以二自由度陀螺仪和电磁摆为敏感器件，利用陀螺特性和地球自转规律实现自动找北和稳定指北的导航设备。在高纬度地区或紧急使用时，它可以换成方位仪工作，所以也称“双态罗经”。以旧式陀螺罗经基本原理为技术基础，在系统控制、误差补偿等方面采用了数字技术，使系统与外界的信息交流更加便捷。同时，光学陀螺罗经采用光纤陀螺仪，系统可靠性得到了提升，特别是使用寿命长，应用领域更加广泛。相较于旧式陀螺罗经，光学陀螺罗经具有以下优点：光学陀螺罗经更稳定可靠；由于对陀螺仪水平轴及垂直轴漂移进行精确补偿的原理精度更高；具有全方位快速稳定功能，其引入航向，在任意初始航向上启动都可实现30min内快速稳定。光学陀螺罗经由惯性测量装置和显控装置两部分组成，其中，惯性测量装置的安装和检查比较复杂。
目前市场上，关于船舶技术领域光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法为空白，为了推动船舶导航技术的发展，需要提出一种安装方法。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，提供一种船舶光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法，解决因以往旧式惯性测量装置精度不高、无多种航向角信息输出(模拟、数字)功能等问题，一定程度上提高船舶导航设备导航精度。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法，包括如下步骤：
S1：提供惯性测量装置基座，且惯性测量装置基座经内场加工检验合格；准备标准直尺、重锤线在内的测量仪器；
S2：将修正后的船体中心线引入安装舱室，并在安装肋位处划出垂直于艏艉线标志板的直线，标记出惯性测量装置基座的安装中心；焊装基座，基座焊装后保证基座上的艏艉线与舱室内艏艉线标志的对准误差小于0.25°；
S3：惯性测量装置基座安装的质量检查，采用铅垂线方法或激光经纬仪检查，满足基座上的艏艉线与舱室内艏艉线标志对准误差小于0.25°的技术要求；焊接完成后对超差的项目在船台上进行精加工，通过研磨手段保证各项指标满足设计要求；装焊结束后基座表面涂防锈油脂；
S4：惯性测量装置的安装：将惯性测量装置基座安装平面的防锈油脂及氧化物清理干净，使其露出均匀的金属光泽，将安装模板放置于基座安装平面上，将前后安装模板上的艏艉标志线与基座艏艉标志线对准，然后配打安装孔；螺栓依次贯穿惯性测量装置基座及惯性测量装置的底座，并配合螺母固定，螺栓与惯性测量装置基座的底面之间、以及螺母与惯性测量装置的底座上表面之间均设有垫圈，位于惯性测量装置基座底面下方的垫圈与惯性测量装置基座之间设有锡箔纸，在两块垫圈之间接入搭接片，用以设备外壳接地用。
优选地，在所述惯性测量装置安装之前，需要进行摇摆精度检查，摇摆精度检查的过程包括：
将惯性测量装置安装在三轴摇摆台上，所述三轴摇摆台上还有姿态基准设备，信号发生器发出同步脉冲用于同步惯性测量装置设备和姿态基准设备的摇摆姿态，使用便携式调试机作为数据录取设备，对比惯性测量装置测定的数据与姿态基准设备测定的数据之间的偏差值，检查偏差值是否符合要求。
优选地，还包括航向精度检查的步骤S5，包括系泊状态时及航行状态时的航向精度检查；
系泊状态时的航向精度检查包括：
a、待光学陀螺罗经的惯性测量装置安装完成并工作稳定2h后，每隔10min从方位观测复示器上读取岸上已选定的固定目标方位值，共测12组数据，方位观测复示器上显示的方位值为光学陀螺罗经测得的方位值；
b、计算12组测读数据的平均值；
c、计算12组数据的航向误差，航向误差为12组数据的平均值与每次所测的方位值之差，要求航向误差控制在一定指标值内，并将检查结果记入表中。
优选地，航行状态时的航向精度检查包括：
待光学陀螺罗经稳定后，船舶以固定航速匀速直航60分钟，然后继续以固定航速匀速直航，读取光学陀螺罗经的航向值，并与惯性导航设备的航向值对比，两者的航向值的偏差值在0.1°以内，且测量对比不少于3次，分别计算每次的偏差值，求出偏差值的平均值，数据记录入表中；偏差值的平均值控制在指标值内；
若所测航向偏差值若大于指标值时，在船舶靠泊码头、系紧缆绳后，用转动光学陀螺罗经底座的方法消除。
如上所述，本发明提供一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法，解决因以往旧式惯性测量装置精度不高、无多种航向角信息输出功能等问题，一定程度上提高船舶导航设备导航精度。本发明主要解决了惯性测量装置上的艏艉线与船艏艉线对准、以及惯性测量装置姿态精度检查两个难点，通过本发明的安装方法可以确保光学陀螺罗经的顺利安装，使安装过程标准化、流程化，提高安装效率。同时，本发明还提供了摇摆精度的检查方法及航向精度的检查方法，通过安装前的摇摆精度检测、系泊状态下的航向精度检测、航行状态下的航向精度检测，确保光学陀螺罗经的安装到达技术要求。本发明的安装及检查方法填补了市场上船舶光学陀螺罗经安装技术的空白，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1显示为本发明中惯性测量装置基座的侧视结构示意图。
图2显示为本发明惯性测量装置安装后的侧视结构示意图。
图3显示为图2中区域Ⅰ的放大结构示意图。
图4显示为将惯性测量装置安装在三轴摇摆台的示意图。
图5显示为摇摆精度检查的流程示意图。
元件标号说明
1 惯性测量装置
2 螺母
3、4 垫圈
5 螺栓
6 便携式调试机
7 锡箔纸
8 搭接片
10 重锤线
11 艏艉线标志板
12 惯性测量装置基座
13 三轴摇摆台
14 姿态基准设备
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法，包括如下步骤：
S1：惯性测量装置基座12安装前准备工作，如图1所示，包括：惯性测量装置基座12经内场加工检验合格；惯性测量装置基座12应在主船体合拢，按《船台搭载方法》修正甲板中心线完成，且舱室艏艉线标志板11完工后进行焊装。焊装时相邻各舱室主要焊接工作已基本结束，船体变形、应力已得到释放；惯性测量装置基座12焊装宜选在对船体变形影响较小的夜间进行。测量仪器应具有计量合格证书且在有效期内，仪器测量精度应满足所测量参数的测量要求。标准直尺、重锤线10等测量仪器应具有计量合格证书且在有效期内，仪器测量精度应满足所测量参数的测量要求。清理安装现场，明确组织及人员分工。
S2：惯性测量装置基座12的安装，包括：将修正后的船体中心线引入安装舱室，并在安装肋位处划出垂直于艏艉线标志板11的直线，标记出惯性测量装置基座12的安装中心。修正后船体艏艉线已用激光经纬仪在惯性测量装置1的前、后端面各500mm处刻划，以此船体艏艉线为依据的艏艉线标志板11已安装完成，并且艏艉线标志板11上的洋冲眼已刻完毕。将惯性测量装置基座12中心与标记的基座安装中心对准，基座艏艉线与舱室艏艉线标志板11对准。基座安装方位与舱室内艏艉线标志板11的对准误差小于0.25°。
焊装基座，基座焊装结束后，经相关人员检查，对超差的项目可通过研磨等手段保证各项指标满足以下要求：基座安装方位与舱室内艏艉线标志的对准误差小于0.25°，基座双面连续焊角，基座面板的中心线横向和垂向均在同一条直线上。
S3：基座安装的质量检查，基座艏艉线检查，采用铅垂线方法或激光经纬仪检查。满足基座安装方位与舱室艏艉线标志的符合精度小于0.25°技术要求。焊接完成后对超差的项目在船台上进行精加工，通过研磨等手段保证各项指标满足设计要求。安装基座后的各项指标须经有关人员最终签字确认。装焊结束后基座面板涂防锈油脂。基座与船体焊接处留30mm做涂装保留。
惯性测量装置的安装前准备工作。安装用的仪器、工具应符合要求，仪器应计量合格且在有效期内。按附图准备螺栓、螺母、垫圈、接地线等。清理安装现场，组织人员分工。
S4：惯性测量装置的安装。将惯性测量装置基座安装平面的防锈油脂及氧化物清理干净，使其露出均匀的金属光泽。将安装模板(或设备)放置于基座安装平面上，将前后安装模板上的艏艉标志线与基座艏艉标志线对准，然后配打安装孔。螺栓5依次贯穿惯性测量装置基座12及惯性测量装置1的底座，并配合螺母2固定，螺栓5与惯性测量装置基座12的底面之间、以及螺母2与惯性测量装置1的底座上表面之间均设有垫圈4，位于惯性测量装置基座12底面下方的垫圈4与惯性测量装置基座之间设有锡箔纸7，在两块垫圈4之间接入搭接片8，用以设备外壳接地用。将螺栓5和螺母2及锡箔纸7紧固结束后，作清除毛刺处理。将惯性测量装置安放在基座上并固紧，紧固件需镀锌防锈。安装后的结构如图2、3所示，惯性测量装置安装过程中，将每道工序准备工作和完成情况如实记入表1《惯性测量装置基座安装流程记录表》、表2《惯性测量装置安装流程记录表》，作为惯性测量装置安装的技术状态管理控制文件。
表1惯性测量装置基座安装流程记录表
表2惯性测量装置安装流程记录表
进一步地，在所述惯性测量装置1安装之前，需要进行摇摆精度检查，摇摆精度检查的过程包括：
如图4所示，将惯性测量装置1安装在三轴摇摆台13(X\Y\Z)上，所述三轴摇摆台13上还有姿态基准设备14，信号发生器发出同步脉冲用于同步惯性测量装置设备和姿态基准设备的摇摆姿态，使用便携式调试机6作为数据录取设备，对比惯性测量装置1测定的数据与姿态基准设备14测定的数据之间的偏差值，检查偏差值是否符合要求。
具体地，根据表3的摇摆表进行摇摆，设置三轴摇摆台的横摇、纵摇、艏摇的幅度和周期，设备摇摆流程如图5所示，检查结果记录至表4的检查精度统计表中。
表3摇摆表
表4检查精度统计表
进一步地，还包括步骤S5，航向精度检查：
S5-1：系泊状态时：
a、待光学陀螺罗经的惯性测量装置安装完成并工作稳定2h后，每隔10min从方位观测复示器上读取岸上已选定的固定目标(固定目标位于船舶2n mile外)方位值，共测12组数据，方位观测复示器上显示的方位值即为光学陀螺罗经测得的方位值；
b、计算12组测读数据的平均值；
c、计算12组数据的航向误差，航向误差为12组数据的平均值与每次所测的方位值之差，要求航向误差最大值应≤±S°secφ(其中“φ”为复示器当地纬度)，并将检查结果记入表中。
S5-2：航行状态时：
待光学陀螺罗经稳定后，船舶以固定航速nKn匀速直航60分钟，然后继续以固定航速nKn匀速直航，读取光学陀螺罗经的航向值，并与惯性导航设备的航向值对比，两者的航向值的偏差值应在0.1°以内，且测量对比不少于3次，分别计算每次的偏差值，求出偏差值的平均值，数据记录入表5中。偏差值的平均值应≤±M°×secφ。所测航向偏差值若大于指标值时，可在船舶靠泊码头、系紧缆绳后，用转动光学陀螺罗经底座的方法消除。
表5航行状态时的航向精度统计表
综上所述，本发明提供一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法，解决因以往旧式惯性测量装置精度不高、无多种航向角信息输出功能等问题，一定程度上提高船舶导航设备导航精度。本发明主要解决了惯性测量装置上的艏艉线与船艏艉线对准、以及惯性测量装置姿态精度检查两个难点，通过本发明的安装方法可以确保光学陀螺罗经的顺利安装，使安装过程标准化、流程化，提高安装效率。同时，本发明还提供了摇摆精度的检查方法及航向精度的检查方法，通过安装前的摇摆精度检测、系泊状态下的航向精度检测、航行状态下的航向精度检测，确保光学陀螺罗经的安装到达技术要求。本发明的安装及检查方法填补了市场上船舶光学陀螺罗经安装技术的空白，具有广阔的应用前景。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种光学陀螺罗经惯性测量装置的安装及检查方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：提供惯性测量装置基座，且惯性测量装置基座经内场加工检验合格；准备标准直尺、重锤线在内的测量仪器；
S2：将修正后的船体中心线引入安装舱室，并在安装肋位处划出垂直于艏艉线标志板的直线，标记出惯性测量装置基座的安装中心；焊装基座，基座焊装后保证基座上的艏艉线与舱室内艏艉线标志的对准误差小于0.25°；
S3：惯性测量装置基座安装的质量检查，采用铅垂线方法或激光经纬仪检查，满足基座上的艏艉线与舱室内艏艉线标志对准误差小于0.25°的技术要求；焊接完成后对超差的项目在船台上进行精加工，通过研磨手段保证各项指标满足设计要求；装焊结束后基座表面涂防锈油脂；
S4：惯性测量装置的安装：将惯性测量装置基座安装平面的防锈油脂及氧化物清理干净，使其露出均匀的金属光泽，将安装模板放置于基座安装平面上，将前后安装模板上的艏艉标志线与基座艏艉标志线对准，然后配打安装孔；螺栓依次贯穿惯性测量装置基座及惯性测量装置的底座，并配合螺母固定，螺栓与惯性测量装置基座的底面之间、以及螺母与惯性测量装置的底座上表面之间均设有垫圈，位于惯性测量装置基座底面下方的垫圈与惯性测量装置基座之间设有锡箔纸，在两块垫圈之间接入搭接片，用以设备外壳接地用。
2.根据权利要求1所述的安装及检查方法，其特征在于，在所述惯性测量装置安装之前，需要进行摇摆精度检查，摇摆精度检查的过程包括：
将惯性测量装置安装在三轴摇摆台上，所述三轴摇摆台上还有姿态基准设备，信号发生器发出同步脉冲用于同步惯性测量装置设备和姿态基准设备的摇摆姿态，使用便携式调试机作为数据录取设备，对比惯性测量装置测定的数据与姿态基准设备测定的数据之间的偏差值，检查偏差值是否符合要求。
3.根据权利要求1所述的安装及检查方法，其特征在于，还包括航向精度检查的步骤S5，包括系泊状态时及航行状态时的航向精度检查；
系泊状态时的航向精度检查包括：
a、待光学陀螺罗经的惯性测量装置安装完成并工作稳定2h后，每隔10min从方位观测复示器上读取岸上已选定的固定目标方位值，共测12组数据，方位观测复示器上显示的方位值为光学陀螺罗经测得的方位值；
b、计算12组测读数据的平均值；
c、计算12组数据的航向误差，航向误差为12组数据的平均值与每次所测的方位值之差，要求航向误差控制在一定指标值内，并将检查结果记入表中。
4.根据权利要求3所述的安装及检查方法，其特征在于，航行状态时的航向精度检查包括：
待光学陀螺罗经稳定后，船舶以固定航速匀速直航60分钟，然后继续以固定航速匀速直航，读取光学陀螺罗经的航向值，并与惯性导航设备的航向值对比，两者的航向值的偏差值在0.1°以内，且测量对比不少于3次，分别计算每次的偏差值，求出偏差值的平均值，数据记录入表中；偏差值的平均值控制在指标值内；
若所测航向偏差值若大于指标值时，在船舶靠泊码头、系紧缆绳后，用转动光学陀螺罗经底座的方法消除。
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